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Précision centimétrique GPS/GNSS - RTK expliqué
Introduction au GPS/GNSS au niveau centimétrique
Pensez au récepteur GPS/GNSS de votre téléphone portable ou de votre voiture : c'est ce qu'on appelle le récepteur GPS Standard (ou GNSS*). Les récepteurs GNSS standards disponibles aujourd'hui sur le marché ont une précision comprise entre 2 et 10 mètres, et uniquement dans des conditions extérieures. Cette précision dépend de la qualité du producteur du récepteur GPS, et si la vue du ciel n'est obstruée par aucun objet ou bâtiment. Dans des conditions parfaites, le mieux que vous puissiez obtenir est une précision absolue d'environ 2 mètres.
*GNSS signifie Global Navigation Satellite Systems, et c'est un mot qui inclut non seulement le GPS mais également d'autres systèmes de positionnement par satellite comme GLONASS, BeiDou, Galileo, QZSS...
Fait intéressant, si nous prenons 2 récepteurs GNSS et les plaçons l'un à côté de l'autre dans un champ ouvert, les deux auront la même erreur de 2 mètres mentionnée ci-dessus, et dans la même direction ! Cette erreur est connue sous le nom d'erreur GNSS standard. Grâce à cette particularité, il est possible de calculer avec une précision de 1 centimètre la distance relative entre eux. Nous avons donc toujours une erreur absolue de 2 mètres, mais une précision relative de seulement 1 centimètre.
Imaginez maintenant que nous installons l'un des deux récepteurs GNSS à un emplacement fixe connu avec une précision centimétrique. Nous avons maintenant à la fois une précision absolue de 1 centimètre et une précision relative de 1 centimètre dans la seconde unité !
Mais cette technique n'est pas nouvelle. Il s'agit d'une technologie très ancienne appelée GNSS différentiel ou RTK GNSS (Real-Time Kinematic), et qui permet depuis plus de 20 ans aux applications civiles d'avoir une précision au centimètre (position RTK). Dans la formulation RTK, l'unité statique est appelée « Station de base » et l'unité mobile est appelée «Rover ».
Alors, quoi de neuf? J'ai aussi entendu dire que c'était une technologie très coûteuse et qu'il fallait recevoir une formation pour l'utiliser, n'est-ce pas ?
"Plus maintenant :)"
At ArduSimple nous essayons de rendre la technologie GNSS RTK simple, abordable et accessible à tous. Avec une série de kits de démarrage, de tutoriels et de produits OEM, nous permettons à nos clients de :
- Testez la technologie et croyez qu'il est possible d'atteindre une précision centimétrique à un coût abordable.
- Accélérez leurs projets et produits, grâce à nos cartes de développement plug and play et nos kits de démarrage.
- Créez des produits et des solutions, grâce à notre accompagnement, nos services clés en main et nos produits OEM pré-configurés.
« Alors, comment puis-je commencer ? »
Le récepteur GNSS RTK
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Corrections RTK
Les corrections RTK sont les informations envoyées par la « Station de base » au «Rover", alors le "Rover" peut calculer sa position au centimètre près. Le langage/protocole utilisé pour envoyer ces informations s'appelle RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services). Parfois, vous lirez à propos des corrections RTK et des corrections RTCM, c'est fondamentalement la même chose. Afin de calculer cette position RTK, les deux récepteurs doivent voir plus ou moins les mêmes satellites. Pour cette raison, les corrections RTCM ne sont valables que jusqu'à une distance de 35 km de la station de base (certains disent 25 km, d'autres 50 km, le nombre exact dépendra de la qualité de l'antenne et du récepteur). Il est également utile de savoir que les corrections d'une station de base peuvent être utilisées par autant de rovers autant que possible, à condition qu'ils se trouvent dans cette portée de 35 km de la station de base. Ce serait un multirover installer.
Que se passe-t-il lorsque vous dépassez ces 35 km depuis la station de base ? Qu'il n'est plus possible d'avoir une précision de 1 centimètre et que la précision se dégrade très rapidement à 2 mètres standard.
Envoi de corrections RTK
Les corrections RTCM/RTK sont généralement envoyées une fois par seconde. Et peut être envoyé via une communication série filaire, une liaison sans fil ou un réseau IP. Vérifions les différences plus en détail.
Câble
Pour les unités très proches les unes des autres, nous pouvons utiliser des câbles pour les connecter. Un port série (TTL, RS232) suffit.
Sans-fil
Pour couvrir de plus longues distances, nous aurons besoin d’une communication série sans fil. Pour cette raison, nous avons ajouté une prise (nous l'appelons prise XBee) à nos récepteurs RTK, ajoutant ainsi une communication filaire ou sans fil entre la base et rover serait une tâche plug-and-play.
Pour le rendre encore plus simple, nous avons développé quelques kits de démarrage pour tester cette configuration :
- Jusqu'à 10 mètres entre la base et rover, tu peux faire avec 2x Kits de démarrage de base.Les antennes GNSS incluses dans le kit disposent de câbles de 5 mètres. De plus, vous pouvez étendre cette distance jusqu'à 20 mètres (10 mètres de chaque côté) en ajoutant notre câbles RF à faible perte.
- Jusqu'à quelques centaines de mètres, 1x Kit moyenne portée (MR). Ce kit ne permet qu'un rover pour chaque station de base.
- Jusqu'à quelques kilomètres, 1x Kit longue portée (LR) avec plusieursrover capacité.
- Jusqu'à 50 kilomètres, 1x eXtra longue portée (XLR) kit également avec multirover capacité.
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MR, LR et XLR radio les liaisons nécessitent une ligne de vue RF entre la base et rover pour que cela fonctionne. Jettes un coup d'oeil à notre article sur la ligne de visée visuelle par rapport à la ligne de visée RF pour comprendre ce concept.
Si vous rencontrez des problèmes pour garantir la visibilité directe entre la base et le rovers, consultez cet article : Fonctionnalité débloquée : utilisez votre LR/XLR radio comme répéteur. Mais vous verrez que les répéteurs ont également certaines limites, ou si vous avez besoin de plusieurs stations de base, ce type de radio la technologie n'est pas pour vous. Dans ce cas, ou si vous disposez simplement d'un accès IP disponible à la fois dans la base et dans rover emplacements (Internet ou réseau local), les corrections RTK peuvent également être envoyées via une communication IP.
Via un réseau IP
Dans de nombreux cas, un réseau IP est disponible (WiFi, Ethernet, 4G). Pour ce cas, un protocole a été développé pour distribuer les corrections RTK, appelé NTRIP (Transport en réseau de RTCM via le protocole Internet). Nous y reviendrons plus en détail dans la section suivante.
Qu’est ce qu' NTRIP?
- NTRIP caster. C'est un serveur qui collecte les corrections RTK d'une ou plusieurs stations de base et les répartit entre Rovers.
- NTRIP serveur. Il s'agit d'une station de base RTK physique unique. Son rôle est d'envoyer des corrections RTK à un NTRIP Caster, alors le Caster peut les distribuer à d'autres clients. Dans les réseaux avec une seule station de base, il est assez courant d'avoir une NTRIP serveur+caster ensemble. Dans ce cas seulement le caster la fonction est configurée.
- NTRIP client. Un récepteur RTK qui souhaite recevoir des corrections RTK. RTK Rovers sont NTRIP clients.
Notre simpleRTK2B les cartes n'ont pas d'interfaces IP (ethernet, wifi, etc.) et ne comprennent pas NTRIP protocole. Ils ont besoin de quelqu'un de l'extérieur pour convertir NTRIP à RTCM et vice-versa. Pour cette raison, nous avons développé une série d'accessoires pour permettre NTRIP dans nos forums :
- Bluetooth: connectez votre simpleRTK2B à votre téléphone mobile via Bluetooth. Votre téléphone peut désormais agir comme NTRIP client (mais aussi en tant que serveur ou caster).
- WiFi: avec un réseau WiFi disponible dans votre région, branchez le WiFi NTRIP Master Maîtrisez l'accessoire et utilisez votre planche comme NTRIP client (mais aussi comme serveur ou même serveur+caster).
- 4G NTRIP Témoignage: laissez votre simpleRTK2B le conseil devient un NTRIP client partout où il y a une couverture cellulaire.
Alternativement, vous pouvez également connecter votre simpleRTK2B carte à un PC ou à un téléphone mobile via USB et utilisez une application sur votre PC ou téléphone mobile pour effectuer cette conversion. Consultez notre tutoriel pour apprendre à se connecter à un NTRIP caster. Services de correction RTK
Nous espérons que cela vous a aidé à mieux comprendre ce que nous faisons et ce dont vous avez besoin pour commencer à utiliser RTK. Si vous souhaitez en savoir plus, vous pourriez être intéressé à consulter notre tutoriels. Si vous n'avez pas trouvé ce que vous cherchiez et que vous avez encore des questions, n'hésitez pas à Nous contacter, nous répondons toujours !
